Prevenção de riscos na fase de projeto com recurso à metodologia BIM

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Universidade de Aveiro Ano 2016

Departamento de Engenharia Civil

Flávio da Cunha

Antunes

Prevenção de riscos na fase de projeto com recurso

à metodologia BIM

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Universidade de Aveiro Ano 2016

Departamento de Engenharia Civil

Flávio da Cunha

Antunes

Prevenção de riscos na fase de projeto com recurso

à metodologia BIM

Dissertação apresentada à Universidade de Aveiro para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, realizada sob a orientação científica da Professora Doutora Maria Fernanda da Silva Rodrigues, Professora Auxiliar do Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro

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o júri

presidente Prof. Doutora Ana Luísa Pinheiro Lomelino Velosa Professora Associada da Universidade de Aveiro

Prof. Doutor João Manuel Abreu dos Santos Baptista

Professor Associado da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Prof. Doutora Maria Fernanda da Silva Rodrigues Professora Auxiliar da Universidade de Aveiro

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agradecimentos Servem as seguintes palavras para agradecer a todos os que de uma forma ou de outra contribuíram para a elaboração desta dissertação.

Um especial agradecimento à minha orientadora, a Professora Fernanda Rodrigues, pelo tema proposto, pelo incentivo e motivação no seu desenvolvimento e pela disponibilidade ao longo deste projeto.

Agradeço à minha família, principalmente aos meus pais por me terem proporcionado esta oportunidade e experiência académica.

A todos os meus amigos e colegas que estiveram presentes durante o meu percurso, em especial ao Pina, Diogo, Telmo, Fábio, Zero, Fred, Joel, Rocha, Ivan, Inês, Regina, Silvério por todos os momentos passados e partilhados.

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palavras-chave Avaliação de riscos, Building Information Modeling (BIM), Rule-check, Prevenção de acidentes, Revit, API

resumo A utilização da metodologia BIM tem vindo a aumentar no setor da AEC, implicando um novo paradigma de trabalho, com o uso de modelos tridimensionais paramétricos. No entanto, as vantagens desta metodologia não têm sido utilizadas pelos projetistas para a prevenção de riscos profissionais e para o planeamento das respetivas medidas de segurança, tendo em consideração que na fase de projeto se tem o maior potencial para aplicar eliminar/minimizar os perigos e, consequentemente influenciar a segurança em obra e nas fases posteriores à sua conclusão.

Apoiado na revisão bibliográfica, esta dissertação tem como objetivo mostrar a capacidade de se desenvolverem ferramentas que permitem adicionar funcionalidades ao software Autodesk Revit 2016, para deteção automática de situações de perigo, no modelo 3D. Para se atingir este objetivo, teve-se por base o modelo 3D da estrutura dum edifício de radioterapia, utilizado para se proceder à validação das ferramentas desenvolvidas. Foi feita uma revisão das normas e legislação existentes, identificando as possíveis de ser aplicadas em linguagem computacional. Com base em dois sistemas de rule-check, destinados à prevenção de quedas em altura, é proposto um framework para a sua implementação na metodologia BIM. A partir deste, foi desenvolvido um

plugin que permite a deteção de perigos de queda, a avaliação da segurança de

uma forma qualitativa através da aplicação do Job Hazard Analysis e de listas de verificação, e a importação de objetos relativos aos sistemas de proteção contra quedas em altura.

Em suma, conclui-se que as API’s do software Autodesk Revit possibilitam a criação e adição de diversas funcionalidades possíveis de serem utilizadas na metodologia BIM, e mais especificamente na prevenção de riscos na construção, contribuindo esta dissertação para a aplicação de uma nova abordagem para a prevenção de riscos em projeto.

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keywords Risk assessment, Building Information Modeling (BIM), Rule-check, Prevention through Design, Revit API

abstract The use of BIM methodology is to increase in the AEC sector, implying a new work paradigm with the use of three-dimensional parametric models. However, the advantages of this methodology have not been used by the designers for the prevention of occupational risks and for the planning of the respective safety measures, since the design phase is considered the optimal period to eliminate/minimize the hazards and influence the safety at work and in all of the phases after its conclusion.

Supported by literature review, this dissertation aims to show the ability to develop tools that allow to add functionalities to Autodesk Revit 2016 software for automatic detection of danger situations in the 3D model. In order to reach this goal, it was used the 3D model of the structural phase of a radiotherapy building to validate the developed tools. A review of existing norms and legislation was made, identifying possible ones to be applied in computational language. Based on two rule-check systems, aimed at preventing height falls, is proposed a framework to be implemented in the BIM methology. From this, a plugin was developed to allow the detection of fall hazards, the qualitative evaluation of safety through the application of Job Hazard Analysis and safety checklists, and the importation of BIM objects related to fall protection systems. In scene, it is concluded that Autodesk Revit software APIs let the creation and addition of several functionalities that can be used in the BIM methodology, more specifically in the scope of safety at construction, contributing this dissertation to the application of a new approach in the risk prevention through design.

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Índice Geral

I

Índice Geral

Índice de Figuras ... III Índice de Tabelas ... IV Lista de abreviaturas, acrónimos e siglas ... V

1. Introdução ... 3

1.1. Enquadramento ... 3

1.2. Objetivos e Metodologia ... 4

1.3. Organização e estrutura da dissertação ... 5

2. Building Information Modeling ... 9

2.1. Enquadramento ... 9

2.2. Diferentes domínios BIM ... 10

2.3. Benefícios da utilização do BIM ... 11

2.4. Desvantagens ... 12

2.5. Softwares ... 13

2.5.1. Autodesk Revit ... 14

2.5.2. Solibri Model Checker ... 15

2.6. Interoperabilidade ... 15

2.7. Implementação ... 17

3. Prevenção de riscos através da metodologia BIM ... 23

3.1. Princípios gerais de prevenção ... 23

3.2. Prevenção de riscos ... 25

3.2.1. Identificação de perigos e avaliação de riscos ... 27

3.2.2. Metodologia de prevenção corrente ... 29

3.2.3. Prevention through Design ... 33

3.2.4. Job Hazard Analysis... 35

3.3. Rule-check... 37

3.3.1. Enquadramento ... 37

3.3.2. Framework ... 39

3.3.3. Desenvolvimento das regras ... 40

3.3.4. Aplicação das regras ... 42

3.3.5. Modelação ... 45

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II

4.1.1. Linguagem de Programação ... 51

4.2. Desenvolvimento do plugin ... 52

4.2.1. Ribbon ... 53

4.2.2. Aberturas ... 53

4.2.3. Job Hazard Analysis ... 56

4.2.4. Importação de elementos ... 60

4.3. Aplicação do plugin no modelo ... 61

4.4. Nota final... 65

5. Considerações finais ... 69

5.1. Síntese do trabalho realizado ... 69

5.2. Dificuldades sentidas ... 69

5.3. BIM na prevenção de riscos ... 70

5.4. Desenvolvimentos futuros ... 71

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Índice Geral

III

Índice de Figuras

Figura 1 - Modelo BIM em comparação com desenho tradicional 2D ... 10

Figura 2 - Ciclo de vida de um projeto ... 16

Figura 3 - Custo das alterações em projeto ... 18

Figura 4 - Desenho 2D relativo à identificação das zonas com risco de queda em altura ... 26

Figura 5 - Métodos de avaliação de riscos ... 27

Figura 6 - Programação temporal do projeto em obra ... 30

Figura 7 - Planeamento da Construção e a Capacidade de influenciar a segurança ... 35

Figura 8 - Exemplo de um relatório de JHA ... 36

Figura 9 - Exemplo de um relatório de JHA gerado de forma automática ... 37

Figura 10 – Validação da altura mínima e máxima entre lajes ... 38

Figura 11 - Framework para implementação de um sistema automático de rule-check ... 39

Figura 12 - Fluxograma de aplicação de um sistema de rule-check para proteção de quedas... 43

Figura 13 - Fluxograma de aplicação de um sistema de rule-check para aberturas em parede ... 44

Figura 14 - Modelação manual comparativamente à automática ... 46

Figura 15 - Modelo utilizado ... 52

Figura 16 - Painel de acesso às ferramentas ... 53

Figura 17 - Janela padrão das aberturas ... 54

Figura 18 - Medidas de prevenção relativamente ao tipo de abertura ... 56

Figura 19 - Exemplo da base de dados ... 57

Figura 20 – Opções disponíveis de JHA ... 57

Figura 21 – Job Hazard Analysis ... 58

Figura 22 - Janela Sobre ... 59

Figura 23 - Janela da Ficha Tipo ... 59

Figura 24 - Janela da Ficha tipo com Perigos comuns ... 60

Figura 25 - Antes e depois de clicar em "Importar" ... 60

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IV

Figura 29 - Exemplo da aplicação do JHA no modelo ... 63

Figura 30 - Exemplo de aplicação da Ficha Tipo numa janela ... 63

Figura 31 - Exemplo da aplicação do tamponamento ... 64

Figura 32 - Exemplo de aplicação de guarda-corpos na extremidade da laje ... 64

Índice de Tabelas

Tabela 1 - Softwares disponíveis no mercado ... 13

Tabela 2 - Identificação de perigos e riscos numa operação de montagem de uma estrutura metálica ... 29

Tabela 3 - Principais domínios que devem constituir o PSS em fase de projeto .. 31

Tabela 4 - Principais domínios que devem constituir o PSS em fase de obra... 31

Tabela 5 - Artigos 10 e 11 da Portaria nº 101/96, de 3 de Abril ... 41

Tabela 6 - Medidas de prevenção a aplicar de acordo com a extensão da abertura ... 42

Tabela 7 - Comparação entre a modelação manual e automática ... 45

Tabela 8 - Descrição das ferramentas ... 53

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Índice Geral

V

Lista de abreviaturas, acrónimos e siglas

ACT - Autoridade para as Condições do Trabalho AEC - Arquitetura, Engenharia e Construção API - Application Program Interface

BIM - Building Information Modelling CAD - Computer-aided Design

CSO - Coordenador de Segurança em Obra CSP - Coordenador de Segurança em Projeto CT - Compilação Técnica

EAP - Estrutura Analítica do Projeto (ou WBS - Work Breakdown Structure) IDE - Integrated Development Environment

IFC - Industrial Foundation Class

ISO - International Standard Organization JHA - Job Hazard Analysis

MEP - Mechanical, Electrical and Plumbing NP - Norma Portuguesa

OHSAS - Occupational Health and Safety Advisory Services OSHA - Occupational Safety and Health Administration

PGPRP - Princípios Gerais de Prevenção de Riscos Profissionais POO- Programação Orientada a Objetos

PSS - Plano de Segurança e Saúde PtD - Prevention through Design SDK - Software Development Kit SMC - Solibri Model Checker

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Capítulo 1

Introdução

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2 Flávio da Cunha Antunes

Capítulo 1 – Introdução

1.1 - Enquadramento

1.2 - Objetivos e Metodologia

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Capítulo 1 - Introdução

Flávio da Cunha Antunes 3

1. Introdução

1.1. Enquadramento

A construção civil é um dos setores com o índice mais elevado de acidentes de trabalho graves e mortais em Portugal. Este sector, em 2014, foi responsável por 30 % dos acidentes mortais, tendo reduzido em 2015 para 28%. Apesar desta ligeira redução, o mesmo não se verificou para os acidentes de trabalho graves, onde se verificou um aumento de 3% entre 2014 e 2015, aumentando de 29% para 32% (ACT, 2015).

É possível verificar que certos tipos de acidentes, continuam a acontecer vezes e vezes sem conta, tendo como uma das principais causas a singularidade do produto final, isto é, não existem dois projetos iguais. Aliado a este fator, tem-se um setor sensível, muito ligado a fatores políticos e económicos. Assim, pode-se verificar por vezes conflitos entre o processo de construção e as atividades suscetíveis a atrasos, como o planeamento da segurança em obra, notando-se uma separação em obra entre o projeto e a fase de implementação e construção (Swuste et al, 2012).

Por outro lado, tais valores poderão estar associados à fraca formação e falta de informação detalhada e atualizada, levando a uma despreocupação relativa à prevenção durante a fase de construção (Cardoso, 2009).

Esta atividade tem também outros aspetos que a distinguem de outras atividades. É caracterizada pelo fluxo de mão-de-obra para o local de trabalho, pela disparidade de atividades e profissões, e pelas constantes alterações no local de trabalho, com o avançar da obra. Analisando estes fatores, constata-se que as causas de acidentes não dependem unicamente de uma causa, mas sim de várias, desde as condições em estaleiro, condições meteorológicas, utilização inadequada dos equipamentos de proteção individual e coletiva, e a todos os fatores que podem levar a ações inseguras, como o não cumprimento das normas de segurança e a fadiga. Por outro lado, o conhecimento do perigo e do consequente risco pode

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4 Flávio da Cunha Antunes também influenciar a prevenção do mesmo pela perceção errada de que é possível controlá-lo, negligenciando-o (Lima, 2004).

Através da análise de estatísticas de acidentes de trabalho, é possível verificar que as suas taxas são inversamente proporcionais à idade das vítimas, isto é, trabalhadores mais novos têm taxas de acidentes mais elevadas. Tal acontece por a experiência de um trabalhador influenciar a forma de trabalhar do mesmo na tomada de decisões. No entanto, se por um lado a experiência pode ser benéfica, por outro pode tornar esse trabalhador mais resistente a mudanças na sua forma de trabalhar, quanto à introdução de novos sistemas de segurança e de novos métodos de trabalho. Nos Estados Unidos da América, o custo da ocorrência de um acidente é muitas usado como argumento para influenciar os responsáveis das organizações sobre a importância da segurança em obra. Verifica-se, no entanto, que esta está muitas vezes diretamente relacionada com o respetivo projeto. Projetos com grandes limitações orçamentais têm uma taxa de acidentes mais elevada relativamente a projetos com menos limitações. Porém, em grandes empreitadas, o custo de certos acidentes é praticamente impercetível quando comparado com o valor global da obra, não tendo a influência devida (Swuste et al, 2012).

1.2. Objetivos e Metodologia

A presente dissertação pretende demonstrar a potencialidade da utilização da metodologia Building Information Modeling na prevenção de riscos durante a fase de projeto, através da criação de um procedimento de deteção automática de perigos com potencial para provocar o risco de queda em altura e ao mesmo nível, na análise de um modelo 3D BIM.

Ter-se-á como objetivo principal desenvolver um plugin para o Revit, de forma a avaliar os riscos relacionados com a construção de uma edificação e a forma de como os prevenir ainda em fase de projeto, relacionando esta metodologia com o que é atualmente praticado. Além da análise das vantagens na prevenção dos riscos em fase de projeto, através desta metodologia, pretende-se também gerar automaticamente elementos para o plano de segurança e saúde.

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Capítulo 1 - Introdução

De forma a atingir os objetivos propostos para esta dissertação, foram definidas as seguintes fases de trabalho:

 Numa primeira fase foi efetuada a revisão bibliográfica com a finalidade de se conhecer os procedimentos atuais no âmbito da prevenção de riscos, com foco nas quedas em altura e ao mesmo nível, a regulamentação em vigor e por fim a metodologia BIM.

 A segunda fase consistiu na procura de um software BIM que disponibilizasse API’s (Application Program Interface) que permitam o desenvolvimento de ferramentas por terceiros.

 Numa terceira fase procedeu-se à escolha da linguagem de programação a usar, assim como a esquematização das diversas janelas do plugin a desenvolver.

 A quarta fase abrangeu a programação do plugin e a criação das diversas interfaces de resultados, assim como a respetiva base de dados.

 Na quinta e última fase aplicou-se o plugin criado ao modelo, identificando os perigos de queda em altura e ao mesmo nível detetados automaticamente, e recolhendo a informação necessária para a sua prevenção. Da mesma forma foi aplicado o JHA para análise dos diversos elementos do modelo, com a validação da base de dados e exportação de uma ficha de segurança.

1.3. Organização e estrutura da dissertação

A presente dissertação encontra-se dividida em 5 capítulos.

O primeiro capítulo enquadra e fundamenta a dissertação, estabelece os objetivos e a metodologia, assim como a forma em como esta se encontra estruturada. O segundo capítulo corresponde à revisão bibliográfica efetuada especificamente quanto à metodologia BIM. Apresenta o seu enquadramento, os diferentes domínios BIM atualmente existentes, bem como as principais vantagens e desvantagens da aplicação desta metodologia. São apresentados softwares adequados à implementação do BIM, a interoperabilidade existente entre estes e um processo a seguir para a implementação eficaz desta metodologia.

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6 Flávio da Cunha Antunes O terceiro capítulo apresenta uma revisão bibliográfica mais dedicada à prevenção de riscos e ao conceito de rule-check. Inicialmente procedeu-se à análise da prevenção de riscos corrente, mais propriamente à forma de identificação dos perigos e sua prevenção, com ênfase na fase de projeto. É feito um enquadramento do conceito de rule-check, sendo apresentado o framework da sua implementação para o planeamento da segurança de um modelo BIM. Seguidamente é descrita a legislação e normas existentes, com foco nas situações de perigo de queda em altura, os dois tipos de modelação possíveis para esses perigos e, por fim a abordagem ao tema das API’s.

O quarto capítulo corresponde ao caso de estudo, onde são demonstradas as interfaces do plugin criado, assim como a sua validação num modelo já existente. No quinto e último capítulo são apresentadas as conclusões finais da dissertação, as dificuldades sentidas e a proposta de trabalhos futuros.

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Capítulo 2

Building Information Modeling

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Capítulo 2 – Building Information Modeling

2.1 - Enquadramento

2.2 – Diferentes domínios BIM

2.3 – Benefícios da utilização do BIM 2.4 – Desvantagens

2.5 – Software

2.6 – Interoperabilidade 2.7 – Implementação

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Capítulo 2 – Building Information Modeling

2. Building Information Modeling

2.1. Enquadramento

Segundo a ISO 29481-1:2010, BIM pode ser definido como um conceito para descrever e visualizar informações necessárias na conceção, construção e operação de instalações construídas, reunindo os diversos conjuntos de informações utilizadas na construção num projeto comum, reduzindo ou mesmo eliminando o uso do papel.

O modelo resultante contém uma base de dados extensa e inteligente, tratando-se de uma representação paramétrica do projeto, onde os vários intervenientes podem extrair e analisar dados que podem apoiar as decisões a ser tomadas e contribuir para a melhoria dos projetos. (AGC, 2005)

O BIM distingue-se do CAD 2D e 3D na medida em que nestes, um edifício está definido por diversos desenhos 2D ou 3D com diferentes cortes e plantas, onde uma pequena correção num dos elementos de projeto leva a que seja necessário a verificação de todos os outros desenhos, aumentando a probabilidade de existência de erros. Por outro lado, estes desenhos 2D não passam de documentos com pouca informação, enquanto que num modelo BIM se tem objetos parametrizados bem definidos e caracterizados, (como paredes, vigas, pilares, etc.). Um modelo BIM, além da caracterização física, abrange também outros fatores como a informação geográfica, quantidades e propriedades dos materiais, estimativas de custo e o planeamento de todo o projeto, sendo possível visualizar todo o ciclo de vida da edificação. Tal permite que exista uma relação entre os diversos materiais, desenhos e fases do projeto, sendo mais fácil a extração de informação do projeto como um todo (Azhar et al, 2007). Assim, o modelo BIM pode conter toda a informação relativamente ao desempenho ao longo de toda a vida útil da edificação. Um exemplo desta aplicação é o sistema de ar condicionado, relativamente ao qual é possível adicionar no modelo toda a informação relativa a este, desde o fabricante, modo de operação, consumos e procedimentos de manutenção (CRC Construction Innovation, 2007).

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10 Flávio da Cunha Antunes Na Figura 1 é possível verificar visualmente as diferenças do modelo BIM em relação ao desenho 2D.

Figura 1 - Modelo BIM em comparação com desenho tradicional 2D (Sulankivi et al, 2009)

No modelo BIM qualquer alteração que seja necessário fazer resulta na atualização automática de todas as vistas do projeto, existindo sempre a possibilidade de consultar o custo previsto e comparar com o custo atual, além de simular toda a sequência do processo de construção. Tal permite organizar todo o processo, desde a encomenda de material e fabricação às respetivas datas de entrega, e efetuar todo o planeamento e controlo do progresso da construção. No âmbito da fase de utilização do edifício, permite por exemplo simular a implementação de planos de evacuação, programar os planos de manutenção e mesmo de reabilitação (Azhar et al, 2007).

2.2. Diferentes domínios BIM

Com a evolução e desenvolvimento do conceito BIM, têm surgido vários domínios (nD) que caracterizam diferentes fases do ciclo de vida de uma edificação, desde a sua conceção, até à sua manutenção e exploração.

O modelo 3D usado na conceção, permite que qualquer interveniente, desde arquitetos, engenheiros, construtores, ao próprio proprietário, visualize o modelo do projeto e analise a existência de problemas espaciais e estruturais, bem como

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detetar automaticamente erros e colisões entre as várias especialidades (Eastman et al, 2011).

A quarta dimensão (4D) corresponde ao processo de planeamento e gestão, em que é possível adicionar as atividades inerentes ao modelo do projeto e usá-las posteriormente para apoiar a fase de construção, permitindo todo o planeamento do fluxo de trabalho, desde a gestão de equipas, à encomenda de materiais aos fornecedores (Eastman et al, 2011).

Com base no 4D, surge a quinta dimensão (5D), onde, associado ao planeamento, é possível associar custos às atividades e assim obter um orçamento, quer de cada atividade, quer de todo o projeto, permitindo também que no caso de necessidade de alterações de projeto, facilmente se obtenha um novo orçamento em tempo real (Eastman et al, 2011).

A sexta dimensão (6D) está relacionada com a gestão das instalações, em que o detalhe e o pormenor de um modelo BIM, na descrição e relações existentes entre os elementos permite otimizar a manutenção de uma edificação durante o ciclo de vida da mesma, através de uma base de dados de gestão de ativos (Eastman et al, 2011).

Por fim, a sétima dimensão (7D) está ligada sustentabilidade, com o objetivo de analisar os consumos energéticos com vista à redução dos mesmos através da escolha dos materiais e sistemas mais adequados para atingir os objetivos pretendidos (Eastman et al, 2011).

2.3. Benefícios da utilização do BIM

A introdução e utilização do BIM logo na fase inicial do projeto até à conclusão da obra, e durante a sua fase de utilização traz benefícios para os diversos intervenientes envolvidos. A maior influência de todas reside na gestão do projeto, em que a metodologia BIM permite facilmente a troca de ideias e de opiniões entre a equipa projetista durante a criação do modelo, devido à possibilidade de atualizações automáticas e constantes do mesmo, a nível de desenho, do cronograma temporal e custo associado, reduzindo o tempo de trabalho e a probabilidade da ocorrência de erros e omissões (Bryde et al, 2013).

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12 Flávio da Cunha Antunes Assim, a possibilidade de deteção de incompatibilidade entre elementos do modelo das diferentes especialidades de projeto permitem que sejam feitas as correspondentes correções logo na fase de projeto, minimizando as alterações que teriam de ser feitas durante a fase de construção(Eastman et al, 2011).

A integração que os modelos permitem entre todos os elementos geométricos do edifício e as bases de dados de diversos sistemas traduzem-se em 7 benefícios principais (Azhar et al, 2007):

 Rapidez – a informação pode ser facilmente partilhada, detalhada e reutilizada;

 Melhores projetos – as propostas podem ser rigorosamente analisadas,  Custos controlados – melhor compreensão dos custos durante o tempo de

vida útil;

 Melhor controlo de qualidade – documentação é mais flexível;

 Montagem automática – os dados podem ser usados para a fabricação e montagem da estrutura;

 Melhor serviço – visualização detalhada das propostas, permitindo a sua melhor compreensão;

 Informação útil – dados de requisitos, conceção, construção e operações podem ser utilizados na gestão de edificações e instalações.

Estes benefícios traduzem-se em (CIFE, 2007):

 Redução de até 40% de custos relacionados com trabalhos a mais;  Estimativas de custo com erros máximos de 3%;

 Redução de até 80% no tempo necessário para gerar uma estimativa de custo;

 Reduções de até 7% do tempo necessário para a realização do projeto;  Economia de 10% do valor de contrato resultantes da resolução de conflitos.

2.4. Desvantagens

Sendo o BIM uma nova metodologia de trabalho no sector da construção, a sua aceitação ainda é bastante reduzida, pois a sua utilização acarreta novos processos e rotinas de trabalho que se irão traduzir em mais tempo gasto. Atualmente, vários

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autores consideram a existência de dois tipos de barreias na adoção do BIM, barreiras processuais e barreiras tecnológicas (Ferreira, 2011).

Consideram que as barreiras processuais atuais são:

 O mercado ainda não estará preparado para receber o BIM, por se encontrar ainda numa fase de inovação;

 A obra ou empreendimento já se encontrarem financiados e o projeto completo, não valendo a pena a implementação do BIM;

 Os custos e curva de aprendizagem serem elevados;

 Todos os intervenientes terem de estar dispostos a utilizar o BIM de forma a valer a pena;

 A existência de demasiadas barreiras legais, demasiado caras para serem alteradas;

 A apropriação e gestão do modelo exige elevados recursos ao proprietário. Como barreiras tecnológicas referem:

 A tecnologia está pronta para uma única disciplina, não para o projeto integrado;

 As normas ainda não estão definidas ou amplamente adotadas.

2.5. Softwares

De forma a investigar as soluções existentes, foi feita a análise de diversos softwares relacionados com a metodologia BIM, que se apresentam na Tabela 1.

Tabela 1 - Softwares disponíveis no mercado, adaptado de (Antunes, 2013)

Fabricante Produto Revit Architecture Revit Structure Revit MEP Navisworks Archicad MEP Modeler EcoDesigner

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Fabricante Produto

Architecture Structural Modeler Building Mechanical Systems

Building Electrical Systems Facilities

Tekla Structures Tekla Model Sharing Tekla Structural Designer

Tekla BIMsight Office Constructor Estimator Control Cost Manager 5D Presenter Model Checker 2.5.1. Autodesk Revit

O Revit é um software desenvolvido pela Autodesk que suporta a metodologia BIM desde a fase conceptual até à sua construção, assim como a posterior gestão do ciclo de vida do edifício. A sua utilização permite a criação de modelos 3D com precisão e detalhe através de objetos paramétricos existentes ou pela importação de modelos geométricos existentes, representando uma grande evolução comparativamente a softwares CAD. Além de objetos dedicados à arquitetura e estrutura, inclui também diversas ferramentas e funcionalidades dedicadas aos projetos mecânicos, elétricos e de redes de águas e esgotos (MEP – Mechanical, Electrical and Plumbing), assim como uma eventual análise estrutural e utilização da topografia local, com elaboração da lista de quantidades e medições de todo o processo construtivo. É um software que tem em conta a interoperacionalidade não só entre equipa, mas também no facto de suportar os formatos standard da

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indústria como o IFC e o DWG, permitindo a colaboração em tempo real. Capaz de elaborar animações virtuais do modelo, possibilita a integração com o Autodesk Navisworks, software do mesmo fabricante, para a elaboração do planeamento das atividades e controlo de custos (Antunes, 2013).

2.5.2. Solibri Model Checker

O Solibri Model Checker (SMC) é um software que que se distingue dos restantes por ter como finalidade a análise de modelos BIM para verificação da integridade (deteção de erros e colisões) do mesmo. Não se destinando à criação do modelo, permite revelar potenciais falhas durante a conceção do projeto a nível de desenho, como por exemplo a colisão de objetos. Para tal, dispõe de um conjunto de regras aplicáveis no modelo que permitem através de um clique, verificar a consistência entre a arquitetura e os projetos das diferentes especialidades, assim como visualizar e exportar eventuais erros que necessitam de ser corrigidos. De forma a ser compatível com os diversos softwares de modelação, o SMC suporta o formato IFC (Nemetschek, 2016).

2.6. Interoperabilidade

Com a existência e utilização de diversos softwares BIM pelas equipas de projeto, passaram a existir diversos formatos de ficheiros para os modelos BIM, resultando na incompatibilidade entre os mesmos, o que origina dificuldades e perdas de informação (Migilinskas et al, 2013).

Assim, para conseguir usufruir da metodologia BIM, a interoperabilidade é fundamental, não só pelas diversas funcionalidades que possui, mas pela possibilidade de colaboração entre todos os intervenientes no projeto, permitindo a integração através de relações colaborativas entre os intervenientes dos vários domínios da construção (Soares, 2013).

Como é possível observar na Figura 2, o BIM incorpora diferentes processos que outrora eram isolados. A aplicação deste método integrado leva à existência de um modelo único, onde existe uma sucessão de informação e coordenação em todo o processo do ciclo de vida do edifício, possibilitando uma perceção constante de

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16 Flávio da Cunha Antunes diversos fatores como custos, planeamento, logística, operação e manutenção (Clemente, 2012).

Figura 2 - Ciclo de vida de um projeto (adaptado de Autodesk 2009)

No entanto, para uma comunicação eficaz entre os diversos intervenientes, todos teriam de usar o mesmo software. Como já referido, tal não acontece. Desse modo, Hamil (2012) considera a existência de três níveis diferentes de interoperabilidade:

 Interoperabilidade entre softwares do mesmo fornecedor

A forma mais fácil de interoperabilidade surge quando todos os intervenientes utilizam software do mesmo fornecedor, dada a preocupação deste em manter um nível de compatibilidade elevado para incentivar a utilização do restante software desenvolvido por si.

 Interoperabilidade entre softwares de diferentes fornecedores

Devido aos diversos intervenientes, este tipo de interoperabilidade é mais comum de encontrar do que a primeira. O procedimento em projeto passa pela equipa projetista detalhar os produtos usados e a forma de execução, incluindo as normas e regulamentos usados.

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 Interoperabilidade através de normas de dados abertas

Este último método é destinado à partilha de informação entre diversos softwares através de normas abertas, isto é, normas livres que podem ser usadas por qualquer fornecedor, permitindo que um modelo BIM possa ser criado e modificado por qualquer interveniente, independentemente do software que usa, e com perda de informação mínima.

Foi assim necessário colmatar essa falha através da criação dum formato aberto, que não fosse controlado apenas por uma entidade e que permitisse a partilha e interoperabilidade no sector da AEC (Arquitetura, Engenharia e Construção). De diferentes soluções idealizadas, surge o Industrial Foundation Class (IFC), uma norma padrão estabelecida atualmente pela ISO 16739:2013, que representa a informação que é partilhada entre diferentes softwares durante a fase de construção e de manutenção de uma edificação. (Wetzel & Thabet 2015).

Esta iniciativa foi iniciada em 1994 pela Autodesk de forma a ser possível a integração entre diferentes aplicações. Com o interesse e integração de outros fabricantes, surgiu uma organização neutra responsável pelo desenvolvimento do formato IFC, que contém um repositório de informação aberta que inclui informação relativa a objetos, geometria, propriedades, assim como a relação entre os mesmos durante as diversas fases da construção, a qual se designa atualmente por buildingSMART (Maia et al, 2015).

2.7. Implementação

Para a implementação eficaz do BIM, é necessário ocorrerem grandes mudanças nas formas e operações atuais da construção. No entanto, como já referido, a longo prazo existem benefícios da sua utilização, permitindo estabelecer um ambiente de trabalho consistente e aumentar a produtividade. Para tal, Fernandes (2013) considera 6 conceitos como medidas de boas práticas a aplicar:

 Assegurar que a informação é introduzida somente uma vez durante o ciclo de vida do edifício, pelo responsável máximo do projeto;

 Envio e receção de informação da forma mais eletrónica possível;

 Integrar a introdução de informação e respetiva validação como um processo típico de rotina;

(38)

18 Flávio da Cunha Antunes  Recolher toda a informação relevante de uma só vez;

 Enfatizar a importância da recolha de informação e da sua qualidade;  Adotar padrões abertos sempre que possível.

Como é mostrado na Figura 3, com o avançar das diferentes fases de um projeto, a possibilidade de influenciar os custos vai diminuindo (representado na figura 2 pela curva 1), sendo a fase de projeto essencial para elaborar e modificar o projeto, dado que os custos de eventuais alterações serão sempre mais elevados a partir do momento em que é iniciada a construção, uma vez que, para aplicação das alterações, pode mesmo ser necessário proceder a demolições (curva 2). Considerando as duas curvas referidas, e o esforço necessário na elaboração de toda a documentação e pormenorização a preparar para o início da construção e posterior manutenção ao longo do ciclo de vida da edificação, pode-se verificar que a fase ideal para a implementação de qualquer alteração e para o desenvolvimento de todo o detalhe é a inicial, mais especificamente a fase de projeto, sendo a que irá trazer mais benefícios na implementação de um fluxo de trabalho em BIM (curva 4), em vez do método tradicional (curva 3) onde grande parte destes elementos são preparados numa fase posterior, com custos mais elevados quando é necessário executar alterações (Fernandes, 2013).

(39)

Esta abordagem proporciona uma maior capacidade de controlo de custos, não só por a grande parte das alterações serem feitas em projeto, mas por permitir um processo de construção mais seguro e mais eficiente do ponto de vista económico, com menos erros e omissões.

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(41)

Capítulo 3

Prevenção de riscos através da

metodologia BIM

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Capítulo 3 – Prevenção de riscos através da metodologia BIM

3.1 – Princípios gerais de prevenção 3.2 – Prevenção de riscos

3.2.1 – Identificação de perigos e avaliação de riscos 3.2.2 – Metodologia de prevenção corrente

3.2.3 – Prevention through Design 3.3 – Rule-check

3.3.1 – Enquadramento 3.3.2 – Framework

3.3.3 – Desenvolvimento das regras 3.3.4 – Aplicação das regras

3.3.5 – Modelação

3.3.6 – Job Hazard Analysis 3.4 – API’s

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Capítulo 3 – Prevenção de riscos através da metodologia BIM

3. Prevenção de riscos através da metodologia BIM

3.1. Princípios gerais de prevenção

A metodologia de prevenção de riscos ocupacionais tem subjacente a aplicação dos princípios gerais de prevenção de riscos profissionais (PGPRP) na escolha e definição das medidas a aplicar, estabelecidos na Diretiva 89/391/CEE, de 12 de Junho, atualmente transposta para o direito interno pela Lei nº102 e atualizada pela Lei nº3/2014, de 28 de Janeiro que tem como objetivo aplicar medidas que promovam a segurança e saúde dos trabalhadores, que consistem em:

 Evitar o risco;

 Planificar a prevenção como um sistema coerente que integre a evolução técnica, a organização do trabalho, as condições de trabalho e a influência dos fatores ambientais;

 Identificação dos riscos previsíveis em todas as atividades, com vista à eliminação dos mesmos ou, quando não é viável, reduzir os seus efeitos;  Integração da avaliação dos riscos para a segurança e saúde do trabalhador

no conjunto das atividades, devendo adotar as medidas adequadas de proteção;

 Combater o risco na origem, por forma a eliminar ou reduzir a exposição ao risco;

 Assegurar que as exposições aos agentes químicos, físicos e biológicos não constituem risco para a segurança e saúde do trabalhador;

 Adaptar a atividade ao trabalhador;

 Ter em conta o estado de evolução da técnica;

 Substituir o que é perigoso pelo que não é ou é menos perigoso;

 Priorizar sistemas e equipamentos de proteção individual em detrimento das medidas de proteção individual;

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24 Flávio da Cunha Antunes O primeiro principio existe essencialmente para enfatizar o principal objetivo a ter em conta na coordenação da segurança na fase de projeto, evitar e eliminar qualquer situação de perigo que se possa concretizar em riscos na fase de execução e nas intervenções durante a fase de utilização da edificação, e proceder à organização de todas as atividades e soluções ajustadas ao projeto, através da escolha de materiais, equipamentos e processos não perigosos ou menos perigosos. No entanto tal nem sempre é possível, devido à existência de atividades em que o perigo estará sempre presente. Nestas situações procede-se à análise do processo construtivo e das respetivas consequências, avaliando o tipo de risco inerente, de forma a decidir sobre quais as medidas de segurança a implementar, ou, o risco é de tal forma elevado, que a melhor solução passa por alterar a solução escolhida. Independentemente do tipo de solução adotada, a decisão sobre qual utilizar deve ser feita prontamente na fase inicial de conceção sobre a própria origem do perigo. Não é possível, no entanto, fazer toda a prevenção em fase de projeto devido à existência de outras variáveis. O quarto principio aborda uma situação que é necessário realizar já durante a fase de execução. Um Homem tem diferentes capacidades físicas e psíquicas, resultando em diferentes competências e experiências na execução de um trabalho e na utilização de máquinas e ferramentas. Assim, deve existir uma correta adaptação dos meios disponíveis aos trabalhos a executar (Cabrito & Branco 2006).

A evolução permite o aparecimento constante de novos materiais, equipamentos e técnicas de trabalho, possibilitando novas e melhores condições de segurança e saúde para o trabalhador, ao mesmo tempo que possibilita ao empregador aumento de produtividade e redução de custos. Da mesma forma, a evolução de equipamentos e materiais permite a redução ou mesmo eliminação dos perigos, pela criação de novos mecanismos e novas soluções que substituem situações perigosas. A planificação da prevenção em obra é um dos fatores mais importantes na redução do risco, pois permite logo em fase de projeto definir, avaliar e organizar as precauções necessárias no decorrer da execução da obra quer em relação aos equipamentos e materiais, quer ao nível da organização do estaleiro. A planificação permite também que não exista sobreposição e sobrecarga de recursos que

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possam promover o desgaste psicológico e eventuais fatalidades (Cabrito & Branco 2006).

Na aplicação de sistemas de proteção em obra, deve-se optar principalmente por sistemas de proteção coletiva, e só quando estes não são eficazes para tarefas em que o risco é mais elevado, recorrer a medidas de proteção individual. Tal deve ser assim considerado pelo facto de que um sistema de proteção coletivo atua perante todos os elementos presentes em obra, além de que grande parte destes sistemas perduram durante grande parte da execução desta, como por exemplo os sistemas de guarda-corpos e as redes de proteção de quedas em altura. No entanto podem existir trabalhos em que a proteção coletiva não é eficaz, requerendo assim a utilização de sistemas de proteção individuais que se adequam ao trabalho e ao Homem (Cabrito & Branco 2006).

Por fim, deve existir um fluxo de informações e instruções adequadas aos trabalhadores que possibilite uma aprendizagem dos processos construtivos e da prevenção e proteção quanto aos respetivos riscos, para o aumento das suas capacidades perante situações de risco (Cabrito & Branco 2006).

3.2. Prevenção de riscos

A prevenção de riscos no setor da construção é desenvolvida com base, em grande parte, em desenhos 2D (Figura 4), no Plano de Segurança e Saúde e nos elementos de planeamento da obra (Chantawit et al, 2005).

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Figura 4 - Desenho 2D relativo à identificação das zonas com risco de queda em altura (Zhang et al, 2015)

O Plano de Segurança e Saúde (PSS) tem como finalidade estabelecer regras e procedimentos a adotar, visando a prevenção de riscos e doenças profissionais e definindo fatores essenciais a serem respeitados pela entidade executante da obra. Este vai sendo alterado e especificado consoante as necessidades e evolução da obra, por qualquer um dos seus intervenientes na fase de execução, no intuito de o melhorar (Palito, 2012).

No entanto, a informação para elaboração de um PSS encontra-se fragmentada entre regulamentações em vigor, registos de acidentes de trabalho, práticas corretas além da experiência de cada interveniente (Zhang et al, 2015).

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3.2.1. Identificação de perigos e avaliação de riscos

A segurança no trabalho está diretamente relacionada com a prevenção de acidentes. Para tal, é necessário a compreensão das diferenças entre um perigo e risco, de forma a atuar de forma segura e correta.

De acordo com a OHSAS 18001:2007 e NP 4397:2008, pode-se definir:

 Perigo como a propriedade ou capacidade intrínseca (física, química, biológica, …) de algo (materiais, substâncias, produtos, máquinas, equipamentos, métodos e práticas de trabalho), potencialmente causadora de danos às pessoas (ferimentos, danos à saúde, morte);

 Risco como a combinação da probabilidade da ocorrência de um evento perigoso ou exposição e a severidade do dano ou doença que pode ser causada pelo evento ou exposição;

 Condição perigosa como a condição com potencial para provocar lesões nas pessoas.

A avaliação de riscos é um método que permite avaliar de forma qualitativa e/ou quantitativa o risco associado a uma fonte de perigo identificado, garantindo que é tomada a decisão correta para a sua prevenção. Para tal, existem diversos métodos com características próprias, mas com fins comuns, sendo distinguidos entre métodos qualitativos, métodos semi-quantitativos e métodos quantitativos, como é demonstrado na Figura 5 (Carneiro, 2011).

Avaliação de Riscos

Métodos Quantitativos

Métodos Qualitativos Métodos

Semi-Quantitativos -Descritivos -Árvores lógicas -Estatísticos -Pontuais -Matemáticos -Árvores lógicas: -De acontecimento -De falhas/efeito -De causas

-De decisões causa/efeito -De decisões efeito/causa

-Matriz -William Fine

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28 Flávio da Cunha Antunes Os métodos qualitativos têm como objetivo a identificação de todos os perigos e os seus efeitos potenciais, facilmente reconhecidos pela sua observação. Este tipo de métodos não pretende chegar a uma quantificação global, mas sim a uma avaliação final, através de listas de verificação, análise de tarefas e auditorias de segurança (Carneiro, 2011).

Os métodos quantitativos, como o nome indica, quantifica o risco pela sua probabilidade e gravidade. Com a utilização de modelos matemáticos, estes métodos atribuem um valor numérico aos diversos fatores que agravam o risco, mas também aos que aumentam a segurança, possibilitando a obtenção de um valor final para o risco (Carneiro, 2011).

Os métodos semi-quantitativos são usados quando é considerado que os métodos quantitativos não são suficientes. Através de métodos com o da matriz ou de William Fine, são atribuídos índices a situações de risco previamente identificadas, tendo em conta fatores como as consequências do acidente, o grau de exposição ao risco ou a probabilidade de o acontecimento ocorrer (Carneiro, 2011).

De seguida é apresentada a hierarquia dos maiores acidentes em construção adaptado de (Swuste et al, 2012):

 Queda em altura;

 Contacto com objeto em queda/colapso;  Contacto com eletricidade;

 Contacto com máquinas em movimento;  Queda de uma plataforma em movimento;  Contacto com objetos içados e pendurados;  Atingido por veículos em movimento;

 Pressionado entre/contra objetos;  Atingido por objetos projetados.

A fase de projeto é a fase ideal para a identificação dos diferentes perigos e riscos. A análise dos mesmos durante a fase de conceção possibilita a escolha de soluções adequadas tendo como objetivo a implementação dos princípios gerais de prevenção, permitindo a elaboração de um plano de segurança específico às características do projeto. Para tal, apresenta-se na Tabela 2 um exemplo de

(49)

identificação de perigos, condições perigosas e riscos, existentes na operação de montagem de uma estrutura metálica.

Tabela 2 - Identificação de perigos e riscos numa operação de montagem de uma estrutura metálica

Descrição da

atividade Perigos Condições Perigosas Riscos

Montagem de estrutura metálica;

Grua; Trabalho em altura;

-Queda de elementos da estrutura; -Queda de materiais / equipamentos de diferentes níveis; Equipamento elétrico / ferramentas; Movimento de elementos instáveis; -Entalamento; -Contacto direto ou indireto com eletricidade. Trabalho de manobrador dos equipamentos; -Risco de exposição ao ruido. Plataforma de trabalho

em altura; Trabalho em altura; Queda de pessoas;

3.2.2. Metodologia de prevenção corrente

A gestão da segurança está presente em toda a fase da obra, desde o seu planeamento, à sua realização. Todo o planeamento de segurança é efetuado antes do início da construção, de forma a determinar quais as medidas de segurança necessárias. No entanto, como se baseia em peças de projeto em 2D (Figura 6), existe dificuldade em se visualizar as diferentes condições de perigo (Chantawit et al, 2005).

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Figura 6 - Programação temporal do projeto em obra (Merivirta, 2011)

De acordo com a legislação em vigor, com destaque para o Decreto-Lei nº 273/2003, de 29 de Outubro, simultaneamente com o processo de pedido de construção, constitui um requisito legal a apresentação do Plano de Segurança e Saúde em fase de projeto, que estabelece os aspetos fundamentais a serem respeitados pela Entidade Executante, no desenvolvimento e especificação do PSS para a execução da obra, documento esse que tem de ser do conhecimento de todos os intervenientes no estaleiro (Palito, 2012).

Com um carácter evolutivo, o conteúdo deste deve abranger principalmente documentos de avaliação de riscos relativamente às tarefas a executar, assim como as respetivas medidas preventivas. No caso da existência de riscos especiais, estes devem ser discriminados relativamente aos riscos correntes, devendo ser examinados e detalhados (Faria, 2014).

O Decreto-Lei nº 273/2003, de 29 de outubro, no seu Anexo II define a estrutura que o PSS deve adotar assim como os elementos necessários a incluir no Anexo III. De forma sucinta, é apresentada nas Tabela 3 e Tabela 4, os principais domínios que o constituem em fase de projeto e em fase de obra respetivamente.

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Tabela 3 - Principais domínios que devem constituir o PSS em fase de projeto (Coutinho, 2012)

PSS em fase de projeto

Identificação do estaleiro e da obra Intervenientes da construção

Intervenientes da coordenação de segurança Previsão da comunicação prévia

Memória descritiva com tipo de edificação, uso previsto, opções arquitetónicas, definições estruturais e restantes especialidades, características geológicas, geotécnicas e hidrológicas do terreno e condicionantes que possam interferir na execução dos trabalhos

Organização e gestão do estaleiro, soluções e técnicas preconizadas, fases de execução, organização e cronologia dos trabalhos com as entidades executantes envolvidas, produtos e materiais a utilizar

Sistema de gestão da SST no estaleiro indicando os domínios de responsabilidade de cada interveniente

Definição dos circuitos de responsabilidade e de comunicação no estaleiro

Planeamento e aplicação das medidas de controlo de prevenção abrangendo as fases do processo de execução da obra, sequência operacional do processo construtivo, plano de proteção coletiva e individual, avaliação dos riscos e organização de emergência, relativamente a primeiros socorros e evacuação de trabalhadores

Tabela 4 - Principais domínios que devem constituir o PSS em fase de obra (Coutinho, 2012)

PSS em fase de obra

Âmbito e objetivo do desenvolvimento prático

Organização do sistema de gestão da segurança, com organograma e descrição de funções e responsabilidades

Gestão da comunicação entre todos os intervenientes na empreitada

Cronogramas detalhados que incluem trabalhos, mão-de-obra, equipamentos e materiais a utilizar

Projeto de estaleiro

Planos de circulação e de sinalização do estaleiro, de sinalização e ocupação da via pública, de condicionalismos do local, de utilização e controlo de equipamentos de estaleiro, de proteções coletivas, de formação e informação, de emergência, de inspeção e prevenção, de acidentes e índices de sinistralidade

Procedimentos de inspeção e de prevenção

Registo das atividades de prevenção e dos riscos profissionais Anexos

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32 Flávio da Cunha Antunes Da mesma forma, deve ser iniciada na fase de projeto a elaboração da a Compilação Técnica (CT), que visa a prevenção de riscos na fase de utilização e manutenção, para garantir a segurança dos trabalhadores envolvidos nos trabalhos a realizar nessa fase. Este documento funciona como um Manual de Utilização da obra construída, sob o ponto de vista da prevenção de riscos ocupacionais. Deve indicar os procedimentos de manutenção dos diversos equipamentos instalados em obra, assim como os procedimentos de intervenção para manutenção (condições de iluminação, contacto com substâncias perigosas, reparações em coberturas, trabalho de pinturas, etc …) (Faria, 2014).

Ambos os documentos (PSS e CT) são elaborados sob a responsabilidade do coordenador de segurança em projeto (CSP), devendo no entanto conter as contribuições das diversas entidades executantes e do coordenador de segurança em obra (CSO) (Faria, 2014).

O CSP deve estar integrado na equipa de projeto, tendo como principal função assegurar que a segurança e saúde dos trabalhadores é tida em conta na preparação do projeto de execução. Além da preparação dos dois documentos já referidos, deve atuar perante os projetistas na fase de elaboração, analisando ao longo do seu desenvolvimento os projetos de arquitetura e especialidades, indicando soluções para a minimização dos riscos (Faria, 2014).

Uma obra é um local dinâmico, com diversas tarefas a ocorrer em simultâneo entre diversos trabalhadores. Estes devem, sempre que possível, contribuir para a avaliação de riscos no seu local de trabalho, que pode ser feita através de listas de verificação para diversos tipos de atividades, como as que envolvem risco de queda em altura não identificadas previamente, ou para os que não existam equipamentos de proteção coletiva e individuais necessários (ver exemplo apresentado no anexo A).

No entanto, nem sempre é possível a identificação de todos os perigos e consequentes riscos, existindo todo um conjunto de fatores que proporcionam o aparecimento de ineficiências nos planos de segurança, tais como (Chantawit et al, 2005):

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 Deteção de possíveis perigos e identificação de medidas de segurança, com base na experiência dos projetistas (fase de projeto) ou dos técnicos da fase de execução;

 Medidas de segurança inexistentes nos planos de segurança;

 A dificuldade de identificar os potenciais riscos durante as diferentes fases do projeto através de desenhos em 2D;

 Alterações constantes ao cronograma temporal da obra, dependendo de diversos fatores como o estado meteorológico e entrega de materiais por parte dos fornecedores, sendo posteriormente necessário reformular o plano de segurança, consumindo tempo e recursos.

3.2.3. Prevention through Design

Na década de 90, com o objetivo de advertir os projetistas para a importância que estes têm na prevenção de acidentes na construção, surge o conceito de Prevention through Design (PtD), que considera a fase de projeto como fundamental para influenciar a prevenção em obra (Cardoso, 2009).

Este conceito tem como finalidade a integração da análise de perigos e avaliação de riscos na fase inicial de um projeto de execução, com a tomada de decisões para a redução dos riscos para níveis aceitáveis. Além disso, com a aplicação do PtD, seria possível obter benefícios como o aumento da produtividade, diminuição dos custos de operação e evitar custos elevados de reabilitação (Manuele, 2008). Toole & Gambatese (2008) defendem que para tal prevenção de riscos, um projeto de construção irá evoluir com base nas seguintes medidas:

 Aumento do uso de materiais pré-fabricados;

 Utilização de materiais e sistemas menos perigosos;  Maior aplicação de engenharia de construção;

 Aplicação das considerações espaciais para redução de riscos.

A utilização da pré-fabricação pode reduzir o perigo de uma atividade em duas fases, inicialmente, garante que o trabalhador não esteja, ou esteja menos tempo em locais de risco, como por exemplo em altura, na montagem de elementos de uma cobertura, em que se reduz o tempo de exposição ao risco de queda, ou na

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34 Flávio da Cunha Antunes instalação de tubagens em valas, eliminando o risco de exposição ao soterramento. Por outro lado, a pré-fabricação altera o local do trabalhador da zona de construção para a fábrica, com processos de trabalho mais seguros e automatizados (Toole & Gambatese, 2008).

A escolha dos materiais a serem utilizados na obra tem como critério base o seu custo e rendimentoesperado, não tendo em conta a segurança dos trabalhadores, quer durante a construção, quer durante a manutenção durante o tempo de vida útil do edifício. Contudo, o evoluir das tecnologias de informação tem permitido aos projetistas a obtenção de informação sobre os riscos associados a diversos materiais, utilizando-a nas decisões a tomar em projeto e aplicando assim materiais com a mesma eficiência, mas com menos riscos na sua aplicação para o trabalhador (Toole & Gambatese, 2008).

Durante a fase de construção é necessário planear ou executar determinadas tarefas, como sistemas de entivação do solo ou estruturas temporárias de apoio, em que são indispensáveis os princípios de engenharia devido aos esforços e tensões envolvidos (Toole & Gambatese, 2008).

É também importante as considerações espaciais de proximidade, onde se tem em conta a envolvente da construção que é muitas vezes ignorada, quer para reduzir custos, quer para não sobrecarregar os desenhos de projeto. No entanto, com o aumento da preocupação com a prevenção de riscos através do projeto por parte dos projetistas, está a começar a ser incorporado nesta fase, por exemplo, a distância mínima de segurança de proximidade de gruas à rede elétrica ou a largura mínima necessária de escavação para colocação e ligação de tubagens (Toole & Gambatese, 2008).

Desta forma, durante todo o processo de projeto, os profissionais responsáveis por essa fase terão sempre em conta a segurança dos trabalhadores, através da eliminação de perigos desnecessários e da utilização de documentos que alertem para os perigos e riscos das tarefas, assegurando assim a segurança dos trabalhadores como uma prioridade (Toole & Gambatese, 2008).

Tais medidas, entre outras que possam contribuir para uma melhor segurança na fase de execução, devem ser tidas em conta durante a fase de projeto, pois esta é a fase ideal para efetivamente se implementar níveis mais elevados de segurança.

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Como ilustra a Figura 7, com o avançar das diferentes fases dum projeto, a capacidade de influenciar a segurança vai diminuindo (Behm, 2005).

Figura 7 - Planeamento da Construção e a Capacidade de influenciar a segurança (adaptado de Behm, 2005)

Ao longo do tempo foram surgindo diversas ferramentas e métodos de avaliação de perigos com a finalidade de implementação da PtD. Uma das primeiras a surgir foi a Design for Construction Safety Toolbox. em 1997, para auxílio dos projetistas na eliminação ou redução dos riscos na fase de construção. Através de aproximadamente 400 práticas, foi construído um programa informático constituído por uma base de dados que fornece sugestões de alternativas para evitar os perigos encontrados (Cardoso, 2009).

3.2.4. Job Hazard Analysis

O Job Hazard Analysis, em português análise de perigos em atividades, como o próprio nome indica, é uma técnica que tem como finalidade a análise e identificação de perigos de uma determinada tarefa, de forma a preveni-lo antes que esta ocorra. Para tal, relaciona as tarefas não só com os perigos conhecidos

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36 Flávio da Cunha Antunes associados a esta, mas também com as ferramentas necessárias para a sua execução e o ambiente que a rodeia (Zhang et al, 2015). O procedimento básico para a realização de um JHA deve seguir os seguintes passos:

 Identificação para uma dada atividade de todos os trabalhos a executar;  Identificação dos perigos relacionados com os diferentes trabalhos;

 Recomendação dos procedimentos a efetuar para eliminar, reduzir ou minimizar os perigos.

Para a identificação dos perigos e estabelecimento das respetivas recomendações de prevenção, é necessário um conhecimento prévio para a elaboração correta de um JHA. Associando tal situação à existência de atividades com características únicas e complexas, resulta um processo demorado e trabalhoso de manter, sendo difícil de reagir rapidamente a alterações de projeto e de planeamento durante a execução da obra (Zhang, 2014).

A Figura 8mostra um exemplo de um JHA efetuado para a atividade Strip Column. Este tipo de ficha deve ser lido e explicado aos intervenientes antes da execução da atividade, de forma a garantir que estes tenham conhecimento dos perigos e das respetivas recomendações.

Figura 8 - Exemplo de um relatório de JHA (Zhang, 2014)

Chi, Lin, & Hsieh (2014) defendem que a aplicação do JHA deve ser feita de modo semiautomático, de forma a permitir ao projetista a extração de informação útil não só a partir de regulamentos já existentes, mas também de bases de dados e de relatórios de segurança, podendo estes consistir em texto, imagens ou mesmo vídeos, aplicando modificações que sejam eventualmente necessárias. Sugere o

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desenvolvimento de uma ontologia de JHA baseada em “atividade”, “perigo” e “abordagem segura”, assim como na relação entre estes.

Esta automatização permite que uma análise de segurança seja realizada no menor tempo possível, auxiliando com fichas de fácil compreensão (ver Figura 9), sendo mesmo uma ferramenta facilmente utilizável por qualquer interveniente para melhorar as condições de segurança existentes (Zhang, 2014).

Figura 9 - Exemplo de um relatório de JHA gerado de forma automática (Zhang et al, 2015)

3.3. Rule-check

3.3.1. Enquadramento

O conceito de rule-check consiste na capacidade de efetuar verificações automáticas a um modelo, onde existem 4 resultados possíveis “Passou”, “Falhou”, “Aviso” e “Desconhecido”, no caso de existir informação em falta. Estas verificações

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38 Flávio da Cunha Antunes consistem na análise de parâmetros contidos no modelo, como por exemplo a sua geometria, fazendo uma análise e validação do modelo nos diversos aspetos do projeto, garantindo a existência de um modelo sólido e fidedigno (Ciribini et al, 2016).

Com a possibilidade de utilização de modelos tridimensionais na construção, surge a hipótese de se elaborar sistemas de rule-check de segurança no modelo BIM. A criação de tais ferramentas, menos propensas a erros, permitem de forma eficaz e automática a identificação de perigos, mas também de soluções para diminuir e corrigir esses mesmos perigos. Este tipo de ferramentas tem como objetivo avaliar o modelo em função dos seus objetos relativamente a um determinado referencial, nunca lhe introduzindo modificações automáticas (Sulankivi et al, 2013).

Como já referido, o SMC é o software mais comum para uma validação automática do modelo. Através de regras parametrizadas é possível verificar por exemplo se as divisões cumprem as dimensões regulamentares, como é mostrado na Figura 10 (Li, 2014).

Figura 10 – Validação da altura mínima e máxima entre lajes

Este tipo de validações do modelo pode ser implementada através do uso de software ou plugins, onde arquitetos e engenheiros podem validar o modelo durante a fase de projeto, de forma a detetar logo numa fase inicial qualquer potencial problema que surja (Ciribini et al, 2016).

Salienta-se, no entanto, que apesar das capacidades de rule-check do software SMC, não é possível a sua aplicação para identificação de perigos relacionados

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com a segurança ocupacional, dado que as regras existentes no software não estão preparadas para tal (Zhang et al, 2015).

3.3.2. Framework

De forma a poder abordar um sistema de rule-check, é necessário recolher e analisar informação como o planeamento da obra e a estrutura analítica do projeto (EAP ou Work Breakdown Structure-WBS) que permita melhorar a segurança das diferentes fases das atividades inerentes. Atualmente não existe um repositório de regulamentos e regras de segurança suscetíveis de aplicação em modelos BIM, baseando-se assim a sua existência em orientações da OSHA e guias de boas práticas (Zhang et al, 2011).

Sistema de Rule-check Planeamento das actividades Regras de Segurança Modelo BIM Planeamento da Segurança Relatório automático do planeamento da segurança

Figura 11 - Framework para implementação de um sistema automático de rule-check, adaptado de (Zhang et al, 2011)

Inicialmente procede-se à interpretação das regras de segurança, com o objetivo do software as reconhecer e associar às propriedades respetivas. Seguidamente existe a preparação do modelo, verificando se este contém todos os atributos e relações entre objetos, assim como o cronograma ordenado das atividades de construção, preparando-o para a utilização do rule-check, que, numa primeira fase, automaticamente analisa o modelo à procura de condições instáveis. Numa segunda fase existe a identificação e aplicação automática das medidas de